高中生物基因突变的原因综合题

人民网2014年9月2日讯 据俄新网消息，俄罗斯科学院生物医学问题研究所发言人透露，携带壁虎、果蝇、蚕卵、蘑菇和高等植物种子的“光子-M”四号生物卫星于9月1日在奥伦堡着陆。其中五只壁虎全部“殉职”，果蝇却存活下来。果蝇以发酵烂水果上的酵母为食，广泛分布于世界各温带地区。果蝇具有生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少而易于观察等特点，因而是遗传学研究的最佳材料。
（1）现有两瓶世代连续的果蝇，甲瓶中的个体全为灰身，乙瓶中的个体既有灰身也有黑身。让乙瓶中的全部灰身果蝇与异性黑身果蝇交配，若后代只有一种性状，则可以认为_____瓶中果蝇为亲本。
（2）图1表示雌果蝇一个卵原细胞，染色体1、2、3、4为常染色体。该细胞经减数分裂过程形成的卵细胞的基因组成为（不考虑交叉互换）____________；如果考虑发生了一次交叉互换，则交叉互换发生在染色体___________（填编号）之间。

（3）果蝇体细胞内染色体组成如图2所示。果蝇的直翅基因和弯翅基因位于在第IV号染色体上，灰身基因和黑体基因位于第II号染色体上。研究人员用直翅、灰身、红眼果蝇作母本和弯翅、黑身、白眼果蝇作父本杂交得F₁，F₁全为直翅灰身红眼，再用F₁雄果蝇与弯翅、黑身、白眼雌果蝇杂交得F₂，若子代出现8种表现型且比例相等，则红眼和白眼这对等位基因的位置是：一定不在__________染色体上。
（4）果蝇的灰体（E）对黑檀体(e)为显性。灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，在后代群体中出现了一只黑檀体果蝇，原因可能是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。（注：一对同源染色体都缺失相同片段时胚胎致死；各型配子活力相同）
①用该黑檀体果蝇与基因型为___________（填EE或Ee或ee）的果蝇杂交，获得F₁；②F₁自由交配，观察、统计F₂表现型及比例。
结果预测：如果F₂表现型及比例为灰体：黑檀体=3：1，则为基因突变；如果F₂表现型及比例为_________________，则为染色体片段缺失。

（除标注外，每空2分，16分）芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。
⑴仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有     种，比例为         
⑵有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是因为基因突变，二可能是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。
                                                                                
                                                                           
⑶现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。若               ，则为                     若                        ，则为                                            
⑷已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，你能否推断该技术人员作此实验的意图                                                                                                        
若杂交实验结果出现                             ，养殖户的心愿可以实现。

育种工作者运用多种育种方法，培育茄子的优良品种。请回答下列问题。
（1）太空搭载萌发的种子以获得基因突变的茄子，这种育种方式称为________。多次太空搭载是为了提高_______。某一性状出现多种变异类型，说明变异具有_______的特点。
（2）茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性，抗青枯病(B)对易感青枯病(b)为显性，两对基因自由组合。以下是快速培育二倍体早开花、抗青枯病茄子品种的主要步骤：①第一步：种植二倍体早开花、易感青枯病茄子( aabb)与二倍体晚开花、抗青枯病茄子(AABB)，异花传粉获得基因型为AaBb的种子。②第二步：播种F₁种子得到F₁植株，再用_______的方法获得单倍体。③第三步：用__________________________处理获得的单倍体幼苗，得到纯合体，选出早开花、抗青枯病的植株。
（3）上述育种过程与杂交育种相比，优点是_____________________。

如图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答：

(1)B常用的方法是______________，C、F过程常用的药剂是__________。
(2)打破物种界限的育种方法是________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是__________。
(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，其最简单的育种方法是________(用图中的字母表示)，该方法育种时间比较长，原理是           ；如果为缩短育种年限常采用的方法是____________(用图中的字母表示)，该方法的原理是                    。

下面列举了五种育种方法，请回答：

（1）第①种方法叫________________。
（2）第②种方法的优点是_________________。F₁经花药离体培养得到的幼苗是_____倍体。
（3）第③种方法的原理是______________，其中秋水仙素的作用机理是_____________。
（4）第④种育种方法中，诱发变异的因素属于__________因素。
（5）第⑤种育种方法中，涉及到基因工程操作的四个步骤，依次是提取目的基因、_______________________、_______________________、目的基因的检测与鉴定。

一种α链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白（HbA）的差异如下，请据图回答：

（1）Hbwa异常的直接原因是α链第__________位的氨基酸对应的密码子由__________变成___________。
（2）Hbwa的α链发生变化的根本原因是控制其合成的基因中___________了一个碱基对，引起基因结构改变，这种变异是____________，一般发生在______________期，该变异之所以是生物变异的根本来源，是由于________________。

普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验，请分析回答：

（1）A组由F₁获得F₂的方法是          ，F₂矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占         。
（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是        类。
（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是            组，原因是                                    。
（4）B组的育种方法是              。B组育种过程中 “处理”的具体方法是             。
（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。该性状出现的原因是                                                                   。

某科研小组利用植物染色体杂交技术，将携带R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）的豌豆染色质片段直接导入玉米体细胞，两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞，将杂交细胞筛选分化培育成既抗虫又抗倒伏性状的可育植株（F₁），过程如下图。据图回答。

（1）豌豆基因在玉米细胞中翻译的场所是      ，杂交细胞发生的可遗传变异类型是     。
（2）杂交细胞在第一次有丝分裂中期时含有  个A基因（不考虑变异），A基因复制的模板是     ，杂交细胞能够培育成F₁植株的原理是                 。
（3）若杂交植物同源染色体正常分离，则杂交植物在     代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体所占比例为         。
（4）植物染色体杂交育种的优点是                                       。(要求写两点)

家族性高胆固醇血症(FH)是由于细胞膜表面的低密度脂蛋白受体（LDLR）异常引起血浆低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)水平升高所致。对某人群进行调查，结果如表。

FH调查表
	LDLR基因	血浆LDL-C水平	患病情况
隐性纯合子	正常	+	正常
杂合子	正常、缺陷	+++	轻度
显性纯合子	缺陷	+++++	重度

已知LDLR基因位于第19号染色体上，将正常基因与缺陷基因进行比较，发现只有第1747和第1773核苷酸不同。两种基因编码的氨基酸序列比较如下图（字母代表氨基酸，虚线处氨基酸相同）。请回答下列问题：
DNA单链   ----------1747-------------------------1773---------
正常LDLR  ---------- M----------------------------E------------
异常LDLR  ---------- N---------------------------E------------
（1）FH的遗传方式是           ；临床上通过检测            判断某人是否患病。
（2）据图推测，致病的根本原因是由于第        核苷酸发生了     ，最终导致LDLR结构异常。这反映了基因和性状的关系为                                   。
（3）某男子与其父母均患轻度FH，其妹妹患白化病。在正常情况下该男子细胞中最多有   个LDLR缺陷基因，若他与一正常女子结婚（白化病群体发病率为1/10000），生出患病孩子的概率为         。为确诊胎儿是否患FH症应通过           获得胎儿细胞进行基因诊断。

原产于苏格兰的一种折耳猫，耳朵整齐地扣在头上，外观可爱迷人。请回答下列问题：
（1) 折耳猫是XY型二倍体生物，当折耳猫细胞中存在两条或两条以上 x 染色体时，只有1条 X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化成为巴氏小体，高度螺旋化的染色体上的基因会由于        过程受阻而不能表达。同一个体不同细胞，失活的x染色体可来源于不同的亲本。控制折耳猫毛皮颜色的基因（A控制橙色、a控制黑色）位于X染色体上，现有一只橙黑相间的雄性折耳猫，将其体细胞用                                染色后，制成装片，在显微镜察到体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄折耳猫的基因型为           。
（2）折耳猫正常日活动节律是以24小时为一个周期，是由per基因控制的。当该基因突变为perl基因时，节律延长为29小时（长节律）；突变为perS基因时，节律缩短为 19 小时（短节律）；突变为perO基因时，折耳猫表现为无节律。现有三组交配实验，每组均是正常折耳猫和长节律折耳猫各一只交配。A组子代雌雄均为正常节律 ,B组子代雌性均为正常节律，雌性均为长节律，C组子代雌雄均为一半正常节律，一半长节律。
①per基因可以突变为击 perl、perS、perO基因，这体现了基因突变具有               特点。
②per基因不仅控制日活动节律，还影响雄性折耳猫的求偶行为，这说明基因与性状的关系是        。
③B 组中的亲代正常节律折耳猫性别为                                    。
（3）下图为折耳猫某基因的部分片段，若图中a点碱基对变为，b点碱基对变为，c点碱基对变为。则其中    点的变化对生物性状表现无影响，其原因是                                  。

为培育具有优良性状的农作物、家畜和家禽等新类型，我国育种工作者发现并应用了多种育种方法。请联系所学知识回答：
（1）茄子的早期栽培品种为二倍体，育种学家利用秋水仙素处理二倍体茄子的         ，选育出了四倍体茄子。秋水仙素的作用机理是                      。
（2）我国有一半以上的稻田种植的是杂交水稻。杂交育种是将                  ，再经过选择和培育，获得新品种的方法。其遵循的遗传学原理是                   。
（3）20世纪60年代以来，我国科学工作者培育出了具有抗病力强、产量高、品质好等优点的数百个农作物新品种。请推测培育这些新品种的育种技术（最可能）是       。
（4）近年来，哺乳动物乳腺生物反应器和禽类输卵管生物反应器成为转基因动物研究的重要方向。推测其研究的基础阶段关键是要寻找适宜的              （填“目的基因”或“基因运载体”或“基因受体”）。
（5）各种育种方法中，能在较短年限内获得能稳定遗传的新品种的育种方法是      。

下图为利用玉米（2N=20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。请分析并回答：

（1）植株A的体细胞内最多时有        个染色体组，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是       。
（2）基因重组发生在图中       （填编号）过程。
（3）利用幼苗2培育出植株B的育种过程的最大优点是             ，植株B纯合的概率为       。

如图为人珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图.表示基因的不同功能区.据图回答:

(1)上述分子杂交的原理是_________________________;细胞中珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是_________(填写图中序号)。
(2)细胞中珠蛋白基因开始转录时,能识别和结合①中调控序列的酶是_________。
(3)若一个卵原细胞的一条染色体上.珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T.则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_________。
(4)上述突变基因的两个携带者婚配.其后代中不含该突变基因的概率是________。
(5)用一定剂里的射线照射萌发状态的棉花种子.其成活棉株的器官形态和生理代谢均发生显著变异.这种变异属于________。处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降.这说明了________。在其中也发现了极少数的个体品质好，产最高，这说明了变异是________。

已知伞花山羊草是二倍体，二粒小麦是四倍体，普通小麦是六倍体.为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦.并且尽最大可能保证新品种具备件通小麦的优良性状，研究人员做了如图所示的操作。下列有关叙述正确的是

A．杂种P能产生正常的可育的配子

B．异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因

C．射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色休上，属于基因重组

D．两次与普通小麦杂交.可保证杂种R中含有较多普通小麦染色体

填空回答下列问题：
（1）水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而培育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的    通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F₁自交能产生多种非亲本类型，其原因是F₁在     形成配子过程中，位于       基因通过自由组合，或者位于      基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。
（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各处独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F₂表现型共有      种，其中纯合基因型共有    种，杂合基因型共有   种。
（4）从F₂代起，一般还要进行多代自交和选择，自交的目的是            ；选择的作用是         。